Эхо, эхолот, эхолокация

“ЭХО, ЭХОЛОТ, ЭХОЛОКАЦИЯ” Работа учеников 9 В класса Косогорова Андрея СШ № 8 МО РФ г. Севастополь 2002г. ЭХО (от имени нимфы Эхо в древнегреческой мифологии), волна (акустическая, элек¬тромагнитная и др.), отражённая от препятствия и принятая наблюдателем. Акустическое эхо можно наблюдать, например при отражении звукового импульса (сту¬ка, короткого отрывистого крика и т. д.) от хорошо отражающих поверхностей.Эхо различимо на слух, если принятый и по¬сланный импульсы разделены интерва¬лом времени t 5= 50—60 мсек. Эхо ста¬новится многократным, если имеется несколько отражающих поверхностей (вблизи группы зданий, в горах и т. д.), звук от которых приходит к наблюдателю в мо¬менты времени, различающиеся на интер¬валы t 50—60 мсек. Гармонич.

Эхо возникает при рассеянии звука с широким спектром частот на препятствиях, разме¬ры которых малы по сравнению с длинами волн, составляющих спектра.В помеще¬нии отдельные многочисленные эхо сливаются в сплошной отзвук, называется реверберацией.

Эхо может служить средством измерения расстояния от источника сигнала до отражающего объекта: г = ст/2, где т — промежуток времени между посылкой сигнала и возвращением Эхо а с — ско¬рость распространения волн в среде. На этом принципе основаны различные при¬менения эхо- сигналов. Акустическое эхо при¬меняется в гидролокации, а также в на¬вигации, где для измерения глубины дна применяют эхолоты.Электромагнитным эхо пользуются в радиолокации; отражаясь от ионосферы, оно позволяет осущест¬влять коротковолновую радиосвязь на большие расстояния и судить о свойствах ионосферы.

Принцип эхо-волны начи¬нает применяться и в оптическом диапазоне электромагнитных волн, генерируемых квантовым оптическим генератором. Упругие волны, распространяющиеся в земной коре, отражаясь от слоев различных гор¬ных пород, образуют сейсмическое эхо, этим пользуются для поиска месторождений ископаемых.При помощи Эхо измеряется глубина буровых скважин (“эхометрирование” скважин), высота уровня жидко¬сти в баках (ультразвуковые уровнеме¬ры). Эхо-методы широко применяются в ультразвуковой дефектоскопии.

Аку¬стическое эхо. для некоторых животных (летучих мышей, дельфинов, китов и др.)служит средством ориентировки и поиска добычи (см. Локация звуковая). ЭХОЛОКАЦИЯ (от эхо и лат. locatio — размещение) у животных, излуче¬ние и восприятие отражённых, как пра¬вило, высокочастотных, звуковых сигна¬лов с целью обнаружения объектов в про¬странстве, а также получения информа¬ции о свойствах и размерах лоцируемых целей (добычи или препятствия). Эхо— один из способов ориентации животных в пространстве.

Эхо развито у летучих мышей и дельфинов, обнаружена у зем¬лероек, ряда видов ластоногих (тюлени), птиц (саланганы и некоторые др.). У дельфинов и летучих мышей Эхо осно¬вана на излучении ультразвуковых им¬пульсов частотой до 130—200 кгц при длительности сигналов обычно от 0,2 до 4—5 мсек, иногда более.С помощью эха дельфины даже с закрытыми глазами могут находить пищу не только днем, но и ночью, определять глубину дна, близость берега, погруженые предметы.

Их эхолокационные импульсы человек воспринимает как скрип двери, поворачивающейся на ржавых петлях. Свойственна ли эхолокация усатым китам, издающим сигналы с частотой лишь до нескольких килогерц, пока не выяснено. Звуковые волны дельфины посылают направленно.Жировая подушка, лежащая на челюстных и межчелюстных костях, и вогнутая передняя поверхность черепа действуют как звуковая линза и рефлектор: они концентрируют сигналы, излученные воздушными мешками, и в виде звукового пучка направляют их на лоцируемый объект.

У птиц, живу¬щих в тёмных пещерах (гуахаро и салан¬ганы), используется для ориентации в темноте; они излучают низкочастотные сигналы в 7—4 кгц. У дельфинов и лету¬чих мышей, кроме общей ориентации, эхо служит для определения пространств, положения цели, размеров, а в ряде слу¬чаев — и распознавания облика цели. У упомянутых млекопитающих часто слу¬жит важным средством поиска и добычи объектов питания.

Лит.: Айрапетьянц Э. Ш Кон¬стантинов А. И Эхолокация в при¬роде, 2 изд Л 1974. Г. Н. Симкин. ЭХОЛОКАЦИЯ, один из способов зву¬ковой локации, при котором расстояние до объекта определяется по времени возвра¬щения эхо-сигнала. ЭХОЛОТ (от эхо и лот), навигационный прибор для автоматического измерения глубины водоёмов с помощью гидроаку¬стических эхо-сигналов.Обычно в днище судна устанавливается вибратор, к ко¬торому периодически подаются от гене¬ратора электрические импульсы, преоб¬разуемые им в акустические, распростра¬няющиеся в ограниченом телесном угле вер¬тикально вниз. Отражённый дном акустический импульс принимается тем же виб¬ратором, который преобразует его в элек¬трический.

После усиления импульс по¬ступает на индикатор глубины, отмечаю¬щий отрезок времени (в сек) от момента посылки импульса до момента возвраще¬ния эхо от дна и преобразующий его в визуальные показания или запись глу¬бины h = ст/2 в м, где скорость звука с = 1500 м/сек. Длительность импуль¬сов — от 0,05 до 20 мсек с частотой заполнения от 10 до 200 кгц. Малые дли¬тельности и высокие частоты использу¬ются при измерениях малых глубин, большие длительности и низкие частоты— при измерении больших глубин.

Вибра¬тором может служить магнитострикционный преобразователь или пьезокерамический.В качестве индикаторов глубин применяются проблесковые указатели с вращающейся неоновой лампочкой, вспыхивающей в момент приёма эхо-сиг¬нала; стрелочные, электроннолучевые и цифровые указатели, а также самописцы, записывающие измеряемые глубины на движущейся бумажной ленте электротермическим или электрохимическим методом.

Эхолот из¬готовляются на разные интервалы глу¬бин, в пределах от 0,1 до 12 000 м и работают при скоростях хода судна до 30 узлов (55 км/ч) и даже более. Погреш¬ность Эхолота от 1% до сотых долей процента.Эхолот используются также для поиска косяков рыбы, подводных лодок, для ис¬следования звукорассеивающих слоев, определения типа грунта, стратифика¬ции донных осадков и других гидроакустических измерений. В 1958 г. на советском судне “Витязь” эхолотом обнаружена и точно измерена максимальная глубина (11 022 м) Мирового океана в Мариинской впадине в западной части Тихого океана.

К идее эхолота независимо и практически одновременно пришли сразу несколько человек: немецкий инженер А.Бем из Данцига (Гданьска), американский инженер Р. А. Фессен-ден, французский физик П. Ланжевен и инженер Константин Васильевич Шиловский (1880—1952) из Рязани, работавший во Франции.

Ланжевен и Шиловский создали ещё и первый гидролокатор См. Гидроакустика. Лит.: Федоров И. И Навигацион¬ные эхолоты, М.—Л 1948; его же, Эхо¬лоты и другие гидроакустические средства, Л 1960; Толмачев Д Федоров И Навигационные эхолоты, “Техника и воо¬ружение”, 1977, № 1. И.И. Федоров. ЭХОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ (от эхо и энцефалография), ультразвуко¬вая энцефалография, метод исследования головного мозга с помощью ультразвука.Основан на свойстве ультра¬звука отражаться от границ сред (струк¬турных образований мозга) различной плотности.

Основной диагностический критерий (предложен в 1955—56 швед, врачом Л. Лекселлем) — отклонение срединного эха, или М-эха (М — от позднелат. те-dialis — срединный), представляющего собой отражение ультразвука от средин¬ных структур мозга (эпифиза, 3-го желу¬дочка, прозрачной перегородки, межполу-шарной щели). В норме М-эхо, регистри¬руемое в виде пика на ультразвуковой энцефалограмме, совпадает со средней линией головы.

При наличии внутриче¬репной опухоли, кровоизлияния, абсцес¬са и др. патологических образований М-эхо смещено в сторону здорового полушария (см. рис.). Предложены и др. диагностические критерии: увеличение расстояния между эхо-сигналами от боковых стенок 3-го желудочка при гидроцефалии; относи¬тельно быстрая нормализация возник¬шего смещения М-эха при острой непро¬ходимости сонной артерии и т. д. При ЭХОЭНЦЕФАЛОГРАФИИ применяют специальные ультразвуковые энцефалографы, преобразующие отражённые ультразвуковые сигналы в электрические им¬пульсы.

Эти импульсы отображаются графически на экране аппарата и фотографируются. Лит.: Клиническая эхоэнцефалография, М 1973; L е k s е 1 1 L Echo-encephalog” raphy. Detection of intracranial complications following head injury, “Acta chirurgica scan” dinavica”, 1956, v. 110, S. 301 — 315. В. Е. Гречко.ЭХО, композиционный и исполнитель¬ский приём, основанный на повторении муз. фразы с меньшей силой звучности теми же или другими голосами, инструментами. Применяется главным образом в хоровой, опер¬ной, оркестровой, камерной инструментальной му¬зыке. На основе использования приёма эхо иногда создаются целые музыкальные пьесы, например “Эхо” О. Лассо для хора и пьеса того же назв. из “Французской увер¬тюры” для клавесина И. С. Баха. Эхо название также один из регистров органа.

Лит.: Р э л е и Д ж Теория звука, пер. с англ 2 изд т. 2, М 1955; Г р и ф ф и н Д Эхо в жизни людей и животных, пер. с англ М 1961.